Взаимозаменяемость. Взаимозаменяемость имеет огромное народнохозяйственное значение и обеспечивается единством научно-технических, экономических и организационных мероприятий. Она является одной из важнейших предпосылок организации серийного и массового производства, способствует широкому кооперированию производств, основанных на изготовлении многочисленных комплектующих элементов изделий машиностроения на различных специализированных предприятиях. Взаимозаменяемость позволяет не только лучше организовать производство изделий, но и сократить сроки и повысить качество их ремонта в процессе эксплуатации. Обеспечение взаимозаменяемости в заводском изготовлении дешевле, чем при монтаже вне завода; в эксплуатации бывает дешевле заменить, чем ремонтировать.

Взаимозаменяемость — одно из средств достижения окончательного результата в повышении качества изделий. Она предполагает при большей стоимости изготовления деталей достичь наименьшей стоимости сборки и монтажа, снижая общие затраты на производство изделий.

Свойство взаимозаменяемости является интенсивным, и его связывают с количественной оценкой свойства с помощью номинальных величин М, предельных отклонений и допусков Т параметров элементов. Допустимое распределение параметра Р формально может быть записано: Р = М Т. Изменение параметров является признаком проявления свойства и позволяет судить о его наличии. Допуск выступает как мера перехода изделия в другое качественное состояние.

Общность и специфичность проявляется в делении взаимозаменяемости на полную и неполную, определяемые методом ее обеспечения. Полная взаимозаменяемость достигается системой аддитивных допусков с их арифметическим сложением, неполная — допущением перекрывающихся допусков с применением компенсаторов, теоретико-вероятностного расчета, группового подбора, пригонки.

Членение изделия на элементы по ступеням иерархической структуры изделия обнаружило внутреннее и внешнее проявление свойства и привело к делению взаимозаменяемости на внутреннюю и внешнюю. Внешняя взаимозаменяемость относится к изделию, внутренняя — к элементам изделия с учетом ступени расположения объекта взаимозаменяемости. Иерархическая структура организует связи и отношения взаимозаменяемых элементов в рамках всего изделия от допуска технических требований до допуска исходного параметра первичного элемента, что позволяет выбирать оптимальные сочетания между допусками показателя качества и допусками входящих параметров.

Совместимость свойства взаимозаменяемости указывает на связь ее с другими качественными свойствами — точностью, надежностью, стабильностью.

Точность в машиностроении. Свойством основной функции изделий (функционирование), достижение и обеспечение которой вызывает наибольшие трудности и затраты в процессе производства, является точность. Под точностью понимают свойство, характеризуемое степенью соответствия реальных объектов их идеальным прототипам. Количественным критерием точности служит погрешность ∆ — для оценки отклонений геометрических параметров, а дефект — для оценки качества основного материала и сварного шва по физическим параметрам (ГОСТ 1 5467—79). Погрешности или дефекты бывают двух видов — разрешенные (регламентируются допуском) и неразрешенные.

Величину G, обратную погрешности ∆, называют мерой точности:

G = 1/∆. Она указывает, что точность стремится к бесконечности с приближением погрешности к нулю.

Чем больше значение меры G, тем выше точность.

Рост выпуска изделий машиностроения сопровождается повышением точности показателей качества.

Точность — понятие сложное и включает три ее разновидности: конструкторскую, технологическую и эксплуатационную.

Конструкторскую точность рассматривают в период проектных работ и определяют погрешности, заложенные в рабочем принципе, с учетом влияния на функционирование и стоимость изделий. Основной принцип конструирования не должен иметь погрешности. Погрешности могут быть уменьшены путем улучшения данного рабочего принципа или устранены выбором другого с допустимой погрешностью. На повышение точности в проектной работе воздействуют путем повышения специальных знаний, изучения литературы, консультаций с экспертом и целесообразной коллективной работой, личной критической оценкой.

Технологическую точность рассматривают в производстве изделий. Применяют три вида воздействия на технологическую точность: устранение, компенсацию и учет.

Самыми действенными мерами воздействия на технологическую точность являются меры, которые сводятся к устранению причин образования погрешностей. Это сопровождается большими издержками на производстве.

Средствами компенсации воздействия на точность являются ужесточение точности, введение конструкции с кратчайшей размерной цепью, введение компенсаторов.

Учет погрешности рекомендован, когда устранение погрешностей регламентируется затратами.

Эксплуатационная точность зависит от времени вследствие износа:

механического, коррозионного, эрозионного.

Надежность в машиностроении. Развитие техники по важнейшим направлениям ограничивается требованиями надежности. Современные технические средства состоят из множеств взаимодействующих изделий и их составных частей. Отказ в работе хотя бы одного ответственного элемента сложной системы без резервирования может привести к нарушению работы всей системы, к браку изделий, простою оборудования, иногда к аварии, связанной с опасностью для человеческой жизни. Повышение надежности изделий является одной из важнейших народнохозяйственных задач, это огромный резерв повышения эффективности использования продукции и производительности общественного труда. При недостаточной надежности изделий машины изготовляют в большем, чем нужно, количестве, что ведет к перерасходу металла, излишкам производственных мощностей, завышению расходов на ремонт и эксплуатацию. Надежность в проблеме качества имеет свою собственную меру характеристики изделия. Надежность является одним из аспектов качества, отражает свойства изделия сохранять требуемые качественные показатели в течение всего периода эксплуатации, представляет качество во времени.

Надежность — это вероятность того, что изделие будет выполнять свои функции в соответствии с заданными требованиями в намеченный период времени при определенных условиях. Период времени, в течение которого изделие функционирует удовлетворительно, представляет основной интерес при изменении надежности, поскольку это мера надежности изделия. При проведении испытаний для определения срока службы обычно измеряется время до отказа каждой единицы выборки, и на основе этого выводится средний срок службы совокупности, из которой взята выборка. На этом основании делаются попытки вывести вероятность отказа до наступления среднего времени наработки до отказа.

Параметры надежности. Когда детали или системы, построенные из деталей, находятся в работе, могут наблюдаться три типа отказов: ранний, случайный и отказ, связанный с износом. Первый тип отказов имеет меньшее значение при расчетах надежности. Если определена и исправлена причина раннего отказа и принята правильная политика в области ремонта, этот вид отказов не должен встречаться при дальнейшей работе оборудования. Таким образом, надежность доработанного оборудования характеризуется вероятностью случайного отказа и отказа, связанного с износом.

 Частота случайного отказа и отказа, связанного с износом, вместе определяют надежность оборудования. для расчетов надежности или определения оптимальных графиков предупредительного ремонта должны быть известны отдельно распределения случайных отказов и отказов, связанных с износом.

Надёжность и качество. Роль обеспечения качества в управлении надежностью продукции зависит от вида продукции и организации производства. Надежность является свойством качества, действующим во времени, так как другие свойства качества характеризуют его в специфической временной ситуации во время производства и в функционировании. В такой связи управление надежностью естественно становится составным звеном системы управления качеством. Изделие не будет иметь надежность большую, чем заложена конструктором, отклонения могут быть только по чистой случайности. Конструктор несет главную ответственность за надежность изделия, отсюда следует, что обеспечение надежности является частью конструирования.

Необходимым условием повышения надежности является информативность, получаемая от потребителя, и профессионализм персонала, занятого обеспечением надежности на всех стадиях жизненного цикла.

Надежность обусловливает точность и взаимозаменяемость.

Контрольные вопросы.

1. Какая классификация принята в стандартизации промышленной продукции?

2. На чем основана стандартизация технических условий?

3. Как стандартизация осуществляет повышение качества продукции?

4. В чем состоит квалиметрическая оценка качества продукции?

5. На чем основана стандартизация функциональных структур объектов машиностроения?